基于排風冷凝熱回收技術的高效除濕新風機組

劉邦武

山東新達能環保科技有限公司 山東菏澤 274000

隨著節能、環保、綠色的呼聲日益高漲，各種節能技術層出不窮。以電子膨脹閥技術、變頻技術、冷凝熱回收技術為代表的制冷空調技術的發展，使廣大學者將其應用到實際的制冷循環中。筆者在原有節能技術的基礎上，在排風通道內設置一臺主冷凝器，用于對室內排風進行熱回收，通過將室內排風作為系統主要的冷熱源，達到進一步降低能耗、優化系統的目的。

1 理論分析

通過對逆卡諾循環效率公式進行分析，可得出蒸發溫度和冷凝溫度對制冷/制熱效率的影響。逆卡諾循環給出了制冷、制熱效率公式，其中制冷效率為：

式中：εo為逆卡諾循環制冷系數；Te為制冷劑的冷凝溫度，K；To為制冷劑的蒸發溫度，K。冷凝溫度的變化對制冷效率的影響，可以通過式（1）對Te求偏導數得出，即

當得出結果小于0時，表示當冷凝溫度提高，制冷效率是呈下降的趨勢，故一般通過降低制冷劑的冷凝溫度來提高機組的效率。蒸發溫度的變化對制熱效率的影響，可以通過式（2）對To求偏導數得出，即

當得出結果大于0時，蒸發溫度提高，制熱效率也呈增加的趨勢。故通常通過降低冷凝溫度或者提高蒸發溫度來提高機組的效率。

2 帶排風冷凝熱回收的高效除濕新風機組的工作原理

該機組主要有室內機和室外機兩部分組成，其中室內機為雙通道設計，即送風通道和排風通道[1]。在送風通道內依次設置有蒸發器和再熱器，其中再熱器采用冷凝熱回收的方式，對冷卻除濕后的空氣進行再加熱，滿足送風溫濕度的要求；排風通道內設置一個主冷凝器，用于回收室內排風的能量，并將回收的能量作為機組的部分冷熱源，以此達到制熱時提高蒸發溫度、制冷時降低冷凝溫度的目的，從而提高了機組的制熱效率與制冷效率；同時，室外還設置一個輔助風冷冷凝器，這3個冷凝器采用并聯連接的方式，通過控制3段管路的相應電磁閥的開關及電子膨脹閥的開度，來控制各個管路的開閉。制冷工況下，在送風通道內，室外新風經送風過濾器過濾后，通過蒸發器降溫除濕，滿足濕度要求，然后經再熱冷凝器再加熱至送風溫度，最后經送風機送入室內。在排風通道內，室內排風經過濾后，通過主冷凝器，用于冷凝高溫的制冷劑氣體，室內排風溫度升高，排出室內，室外風冷冷凝器在夏季正常開啟，作為輔助冷凝器使用。制熱工況下，再熱冷凝器與室外輔助冷凝器均關閉，僅蒸發器和主冷凝器開啟，此時主冷凝器和蒸發器使用功能互換[2]。在送風通道內，室外新風經過濾之后通過蒸發器（制熱時功用為冷凝器），吸收冷凝熱量后，空氣溫度升高，送入室內。在排風通道內，室內排風通過排風側主冷凝器（制熱時功用為蒸發器），其熱量被低溫制冷劑吸收后，空氣溫度降低，排至室外，蒸發器內低溫低壓的制冷劑吸收室內排風的熱量得以蒸發，此時由于蒸發溫度低于室內空氣的露點溫度，因此在蒸發器壁面上有冷凝水析出，故在制熱工況下，不但回收了排風的顯熱部分熱量，同時也有潛熱部分熱量的回收。

3 試驗測試

3.1 標準制冷工況

在標準制冷工況下，室外為高溫高濕的空氣狀態，房間內輻射系統投入使用。在全新風，風量為400m3/h，室外環境干球溫度35℃，濕球溫度28.35℃，室內環境干球溫度25℃，相對濕度55%的工況下，經試驗測試，其結果在機組運行初期，新風溫度較高，隨著機組的運行，新風被降溫除濕，出風溫度不斷的降低，經過一段時間后，出風溫度穩定在10℃左右。在機組運行初期，新風含濕量較高，隨著機組的運行，送風含濕量不斷的降低，經過一段時間后，送風含濕量穩定在7.5g/kg。通過對高效除濕新風機組在標準制冷工況下的測試，可以得出機組的制冷量與除濕量，經計算，該機組的制冷量為7.8kW，除濕量為14.59g/kg，機組的功率為2.12kW。

3.2 標準制熱工況

在標準制熱條件下，房間內的輻射系統投入使用，在全新風，風量為400m3/h，室外環境干球溫度7℃，濕球溫度6℃，室內環境干球溫度22℃，相對濕度50%的工況下，經試驗測試，其結果在機組運行初期，新風溫度較低，隨著機組的運行，送風溫度不斷升高，經過一段時間后，送風溫度穩定在28℃左右。通過對高效除濕新風機組在標準制熱工況下的測試，可以得出機組的制熱量，經計算，該機組的制熱量為2.84kW，機組的功率為0.70kW。

3.3 寒冷工況

在寒冷工況下，房間內的輻射系統投入使用，在全新風，風量為400m3/h，室外環境干球溫度-6℃，濕球溫度-7℃，室內環境干球溫度24.1℃，相對濕度50%的工況下，進行試驗測試。通過對制冷工況下高效除濕新風機組的測試，可以得出機組的制熱量，經計算，該機組的制熱量為5.00kW，機組的功率為1.12kW。

4 結語

該文基于戶式化系統及被動式概念建筑的需求，提出了一種帶排風冷凝熱回收的高效除濕新風機組。該機組通過在排風通道內設置的主冷凝器，將室內排風的能量進行回收并將其作為機組的冷熱源[3]。通過對一臺400m3/h全新風的高效除濕新風機在不同室外環境條件下的性能進行模擬與試驗測試，由結果得出，在排風通道內設置一個主冷凝器用于對回風能量進行回收的熱回收方式，對制冷或制熱系統的優化有很大的作用，經測試，采用該套系統，無論是制熱工況還是制冷工況，均能達到所需的送風狀態點，且能效比高，可以達到滿意的效果。